La electrocirugía es la aplicación de una corriente eléctrica de polaridad alterna de alta frecuencia (radiofrecuencia) al tejido biológico como medio para cortar, coagular , desecar o fulgurar el tejido. [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] (Estos términos se usan de manera específica para esta metodología; consulte a continuación). Sus beneficios incluyen la capacidad de realizar cortes precisos con una pérdida de sangre limitada. . Los dispositivos electroquirúrgicos se utilizan con frecuencia durante operaciones quirúrgicas para ayudar a prevenir la pérdida de sangre en los quirófanos de los hospitales o en procedimientos ambulatorios. [8]
En los procedimientos electroquirúrgicos, el tejido se calienta mediante una corriente eléctrica . Aunque en algunas aplicaciones se pueden utilizar dispositivos eléctricos que crean una sonda calentada para la cauterización de tejido, la electrocirugía se refiere a un método diferente al electrocauterio . El electrocauterio utiliza la conducción de calor desde una sonda calentada a alta temperatura mediante una corriente eléctrica directa (muy similar a un soldador). Esto se puede lograr mediante corriente directa procedente de pilas secas en un dispositivo tipo linterna.
La electrocirugía, por el contrario, utiliza corriente alterna de radiofrecuencia (RF) para calentar el tejido mediante la oscilación intracelular de moléculas ionizadas inducida por RF que da como resultado una elevación de la temperatura intracelular. Cuando la temperatura intracelular alcanza los 60 grados C, se produce la muerte celular instantánea. Si el tejido se calienta a 60-99 grados C, se producen procesos simultáneos de desecación (deshidratación) del tejido y coagulación de proteínas. Si la temperatura intracelular alcanza rápidamente los 100 grados C, el contenido intracelular sufre una conversión de líquido a gas, una expansión volumétrica masiva y la resultante vaporización explosiva.
Aplicadas adecuadamente con pinzas electroquirúrgicas, la desecación y la coagulación dan como resultado la oclusión de los vasos sanguíneos y la detención del sangrado. Si bien el proceso es técnicamente un proceso de electrocoagulación , el término "electrocauterio" a veces se utiliza de manera vaga, no técnica e incorrecta para describirlo. El proceso de vaporización se puede utilizar para extirpar objetivos de tejido o, por extensión lineal, para seccionar o cortar tejido. Mientras que los procesos de vaporización/corte y desecación/coagulación se logran mejor con formas de onda continuas o casi continuas de voltaje relativamente bajo, el proceso de fulguración se realiza con formas de onda moduladas de voltaje relativamente alto. La fulguración es un tipo superficial de coagulación, típicamente creada mediante el arco de una corriente de alto voltaje modulada al tejido que se seca y coagula rápidamente. La aplicación continua de corriente a este tejido de alta impedancia da como resultado un calentamiento resistivo y el logro de temperaturas muy altas, suficientes para provocar la descomposición de las moléculas orgánicas en azúcares e incluso carbono, de ahí las texturas oscuras de la carbonización del tejido.
Algunos utilizan la diatermia como sinónimo de electrocirugía, pero en otros contextos diatermia significa calentamiento dieléctrico , producido por la rotación de dipolos moleculares en un campo electromagnético de alta frecuencia. Este efecto se utiliza más ampliamente en hornos microondas o en algunos dispositivos de ablación de tejidos que funcionan a frecuencias de gigahercios. En los procesos industriales se utilizan frecuencias más bajas, que permiten una penetración más profunda.
La electrocirugía de RF se usa comúnmente en prácticamente todas las disciplinas quirúrgicas, incluidas las dermatológicas, ginecológicas, cardíacas, plásticas, oculares, de columna, otorrinolaringología, maxilofaciales, ortopédicas, urológicas, neurológicas y quirúrgicas generales, así como ciertos procedimientos dentales.
La electrocirugía por RF se realiza utilizando un generador electroquirúrgico de RF (también conocido como unidad electroquirúrgica o ESU) y una pieza de mano que incluye uno o dos electrodos: un instrumento monopolar o bipolar. Toda la electrocirugía de RF es bipolar, por lo que la diferencia entre los instrumentos monopolares y bipolares es que los instrumentos monopolares comprenden un solo electrodo, mientras que los instrumentos bipolares incluyen ambos electrodos en su diseño.
El instrumento monopolar llamado "electrodo activo" cuando se energiza, requiere la aplicación de otro instrumento monopolar llamado "electrodo dispersivo" en otra parte del cuerpo del paciente que funciona para "desenfocar" o dispersar la corriente de RF, evitando así lesiones térmicas en el tejido subyacente. Este electrodo dispersivo se denomina frecuentemente y erróneamente "almohadilla de tierra" o "electrodo neutro". Sin embargo, prácticamente todos los sistemas electroquirúrgicos de RF disponibles actualmente están diseñados para funcionar con circuitos aislados: el electrodo dispersivo está conectado directamente a la ESU, no a "tierra". La misma corriente eléctrica se transmite tanto a través del electrodo dispersivo como del electrodo activo, por lo que no es "neutral". El término "electrodo de retorno" también es técnicamente incorrecto ya que las corrientes eléctricas alternas se refieren a polaridad alterna, una circunstancia que resulta en un flujo bidireccional a través de ambos electrodos en el circuito.
Los instrumentos bipolares generalmente están diseñados con dos electrodos "activos", como unas pinzas para sellar vasos sanguíneos. Sin embargo, el instrumento bipolar puede diseñarse de modo que un electrodo sea dispersivo. La principal ventaja de los instrumentos bipolares es que la única parte del paciente incluida en el circuito es la que se encuentra entre los dos electrodos, circunstancia que elimina el riesgo de desviación de corriente y eventos adversos relacionados. Sin embargo, excepto aquellos dispositivos diseñados para funcionar en fluidos, es difícil vaporizar o cortar tejido con instrumentos bipolares.
Las células neuronales y musculares son excitables eléctricamente, es decir, pueden ser estimuladas por una corriente eléctrica. En pacientes humanos, dicha estimulación puede causar dolor agudo, espasmos musculares e incluso paro cardíaco . La sensibilidad de las células nerviosas y musculares al campo eléctrico se debe a los canales iónicos dependientes de voltaje presentes en sus membranas celulares . El umbral de estimulación no varía mucho a bajas frecuencias (el llamado nivel constante de reobase ). Sin embargo, el umbral comienza a aumentar al disminuir la duración de un pulso (o un ciclo) cuando cae por debajo de un mínimo característico (la llamada cronaxia ). Normalmente, la cronaxia de las células neurales está en el rango de 0,1 a 10 ms, por lo que la sensibilidad a la estimulación eléctrica (inversa del umbral de estimulación) disminuye al aumentar la frecuencia en el rango de kHz y superiores. (Tenga en cuenta que la frecuencia de la corriente eléctrica alterna es inversa a la duración de un solo ciclo). Para minimizar los efectos de la estimulación muscular y neuronal, los equipos electroquirúrgicos normalmente funcionan en el rango de radiofrecuencia (RF) de 100 kHz a 5 MHz.
El funcionamiento a frecuencias más altas también ayuda a minimizar la cantidad de hidrógeno y oxígeno generado por la electrólisis del agua . Esta es una consideración especialmente importante para aplicaciones en medio líquido en compartimentos cerrados, donde la generación de burbujas de gas puede interferir con el procedimiento. Por ejemplo, las burbujas producidas durante una operación dentro del ojo pueden oscurecer el campo de visión. [ cita necesaria ]
Existen varias configuraciones de electrodos o topologías de circuitos de uso común:
Con los instrumentos "bipolares", la corriente se aplica al paciente mediante un par de electrodos de tamaño similar. Por ejemplo, unas pinzas especiales , con una púa conectada a un polo del generador de RF y la otra púa conectada al otro polo del generador. Cuando las pinzas sujetan un trozo de tejido, la corriente eléctrica de polaridad alterna de RF oscila entre las dos púas de las pinzas, calentando el tejido intermedio mediante la oscilación sincrónica de iones intracelulares descrita anteriormente. [ cita necesaria ]
En la configuración monopolar , el paciente está conectado al electrodo dispersivo, una placa de metal relativamente grande o una almohadilla de plástico metalizado flexible que está conectada al generador de RF o a la unidad electroquirúrgica (ESU). El cirujano utiliza un electrodo puntiagudo o en forma de cuchilla llamado "electrodo activo" para hacer contacto con el tejido y ejercer un efecto tisular: vaporización y su propagación lineal llamada corte electroquirúrgico, o la combinación de desecación y coagulación de proteínas utilizada para sellar los vasos sanguíneos. con fines de hemostasia. La corriente eléctrica oscila entre el electrodo activo y el electrodo dispersivo con todo el paciente interpuesto entre los dos. Dado que la concentración de la corriente de RF se reduce con la distancia desde el electrodo activo, la densidad de corriente disminuye rápidamente (cuadráticamente). Dado que la velocidad de calentamiento del tejido es proporcional al cuadrado de la densidad de corriente, el calentamiento se produce en una región muy localizada, sólo cerca de la porción del electrodo, generalmente la punta, cerca o en contacto con el tejido objetivo.
En una extremidad, como un dedo, hay un área de sección transversal limitada para dispersar la corriente, circunstancia que podría dar como resultado una mayor densidad de corriente y cierto calentamiento en todo el volumen de la extremidad.
Otro instrumento bipolar se caracteriza por tener ambos electrodos del mismo diseño, pero el electrodo dispersivo es mucho más grande que el activo. Dado que la densidad de corriente es mayor delante del electrodo más pequeño, el calentamiento y los efectos tisulares asociados tienen lugar sólo (o principalmente) delante del electrodo activo, y la posición exacta del electrodo dispersivo sobre el tejido no es crítica. En ocasiones dicha configuración se denomina sesquipolar , aunque el origen de este término en latín ( sesqui ) significa una relación de 1,5. [9]
Se puede realizar electrocirugía de alta frecuencia con potencia relativamente baja en pacientes ambulatorios conscientes sin máquinas conectadas a tierra y sin un electrodo dispersivo. [10] Es posible operar a corrientes bajas sin electrodo dispersivo porque, a las frecuencias de RF medias (generalmente 100 – 500 kHz) que generan las máquinas, la autocapacitancia del cuerpo del paciente (que se encuentra entre el cuerpo del paciente y la máquina) tierra) es lo suficientemente grande como para permitir que la corriente de desplazamiento resultante actúe como una "ruta de finalización del circuito" virtual.
Un ejemplo de una máquina de este tipo se llama hyfrecator . Este término comenzó en 1940 como una marca de Birtcher Corporation, Hyfrecator, para " Erradicador de alta frecuencia " , pero ahora sirve genéricamente para describir una clase general de máquinas electroquirúrgicas de baja potencia, no aisladas (con referencia a tierra), de un solo electrodo, destinadas a principalmente para uso de oficina. Una ruta de finalización accidental del circuito a través de una toma de tierra crea el peligro de una quemadura en un lugar alejado del electrodo de la sonda y, por esta razón, los dispositivos de un solo electrodo se utilizan sólo en pacientes conscientes que estarían conscientes de tales complicaciones, y solo sobre mesas cuidadosamente aisladas.
En tal situación, los hyfrecators no se utilizan para cortar tejido, sino para destruir lesiones relativamente pequeñas y también para detener el sangrado en incisiones quirúrgicas realizadas con instrumentos de hoja bajo anestesia local.
En el modo de corte, el electrodo toca el tejido y se aplica una densidad de potencia suficientemente alta para vaporizar su contenido de agua. Dado que el vapor de agua no es conductor en circunstancias normales, la corriente eléctrica no puede fluir a través de la capa de vapor. La entrega de energía más allá del umbral de vaporización puede continuar si se aplica un voltaje suficientemente alto (> +/-200 V) [11] para ionizar el vapor y convertirlo en un plasma conductor. Se expulsan vapores y fragmentos del tejido sobrecalentado, formando un cráter. [12] Las superficies de los electrodos destinadas a ser utilizadas para cortar a menudo presentan un alambre o un bucle de alambre más fino, a diferencia de una hoja más plana con una superficie redondeada. [ cita necesaria ]
La coagulación se realiza utilizando formas de onda con una potencia promedio más baja, lo que genera calor insuficiente para la vaporización explosiva, pero en su lugar produce un coágulo térmico.
La desecación electroquirúrgica ocurre cuando el electrodo toca el tejido abierto al aire y la cantidad de calor generado es menor que la requerida para cortar. La superficie del tejido y parte del tejido más profundo de la sonda se secan y forman un coágulo (una zona seca de tejido muerto). Esta técnica se puede utilizar para tratar nódulos debajo de la piel donde se desea un daño mínimo a la superficie de la piel.
En el modo de fulguración , el electrodo se mantiene alejado del tejido, de modo que cuando se ioniza el espacio de aire entre el electrodo y el tejido, se desarrolla una descarga de arco eléctrico . En este enfoque, la quema del tejido es más superficial, porque la corriente se extiende sobre el área del tejido más grande que la punta del electrodo. [13] En estas condiciones, la carbonización o carbonización superficial de la piel se observa en un área más amplia que cuando se opera en contacto con la sonda y, por lo tanto, esta técnica se utiliza para lesiones muy superficiales o protrusivas, como marcas en la piel. La ionización de un entrehierro requiere un voltaje en el rango de kV.
Además de los efectos térmicos en los tejidos, el campo eléctrico puede producir poros en las membranas celulares, un fenómeno llamado electroporación . Este efecto puede afectar a las células más allá del rango de daño térmico.
Hay dispositivos electroquirúrgicos de campo húmedo y seco. Los dispositivos de campo húmedo funcionan en una solución salina o en una herida abierta. El calentamiento se produce como resultado de una corriente alterna que pasa entre dos electrodos. El calentamiento suele ser mayor donde la densidad de corriente es mayor. Por tanto, suele ser el electrodo más pequeño o más afilado el que genera más calor.
Corte/Coag La mayoría de los sistemas electroquirúrgicos de campo húmedo funcionan en dos modos: "Corte" hace que se vaporice una pequeña área de tejido y "Coag" hace que el tejido se "seque" (en el sentido de que se detiene el sangrado). Los tejidos "secos" mueren (y luego se desprenderán o serán reemplazados por tejido fibrótico), pero quedan físicamente intactos temporalmente después de la aplicación electroquirúrgica. La profundidad de la muerte del tejido suele ser de unos pocos milímetros cerca del contacto del electrodo.
Corte Si el nivel de voltaje es lo suficientemente alto, el calor generado puede crear una bolsa de vapor. La bolsa de vapor normalmente alcanza temperaturas de aproximadamente 400 grados Celsius, lo que vaporiza y explota una pequeña sección de tejido blando, lo que produce una incisión.
Coag Cuando el sistema está funcionando en "modo coagulación", la salida de voltaje suele ser mayor que en el modo de corte. El tejido permanece prácticamente intacto, pero las células se destruyen en el punto de contacto y los vasos más pequeños se destruyen y sellan, deteniendo el sangrado capilar y arterial pequeño.
Se pueden utilizar diferentes formas de onda para diferentes procedimientos electroquirúrgicos. Para cortar, a menudo se emplea una onda sinusoidal continua de frecuencia única. El calentamiento rápido del tejido provoca una vaporización explosiva del líquido intersticial . Si el voltaje es suficientemente alto (> 400 V pico a pico) [11] la envoltura de vapor se ioniza, formando plasma conductor . La corriente eléctrica continúa fluyendo desde el electrodo metálico a través del gas ionizado hacia el tejido. El rápido sobrecalentamiento del tejido provoca su vaporización, fragmentación y expulsión de fragmentos, lo que permite cortar el tejido. [11] En aplicaciones de una onda continua, la difusión de calor generalmente conduce a la formación de una zona de daño térmico significativo en los bordes de la lesión. El voltaje de circuito abierto en las formas de onda electroquirúrgicas suele estar en el rango de 300 a 10 000 V pico a pico.
Se puede lograr una mayor precisión con formas de onda pulsadas. [11] [12] Utilizando ráfagas de varias decenas de microsegundos de duración, se puede cortar el tejido, mientras que el tamaño de la zona de difusión de calor no excede la escala celular. La acumulación de calor durante la aplicación repetitiva de ráfagas también se puede evitar si se proporciona un retraso suficiente entre las ráfagas, permitiendo que el tejido se enfríe. [12] La proporción entre el tiempo de ENCENDIDO y el tiempo de APAGADO se puede variar para permitir el control de la velocidad de calentamiento. Un parámetro relacionado, el ciclo de trabajo , se define como la relación entre el tiempo de ENCENDIDO y el período (el tiempo de un único ciclo de ENCENDIDO-APAGADO). En la terminología de la ingeniería eléctrica , el proceso de alterar esta relación para lograr una amplitud promedio, en lugar de alterar la amplitud directamente, se llama modulación por ancho de pulso .
Para la coagulación, la potencia promedio normalmente se reduce por debajo del umbral de corte. Normalmente, la onda sinusoidal se activa y desactiva en rápida sucesión. El efecto general es un proceso de calentamiento más lento, que hace que el tejido se coagule. En las máquinas de modo de coagulación/corte simple, el oído suele escuchar el ciclo de trabajo más bajo típico del modo de coagulación como una frecuencia más baja y un tono más áspero que el tono de frecuencia más alta típico del modo de corte con el mismo equipo.
Muchos generadores electroquirúrgicos modernos proporcionan formas de onda sofisticadas con potencia ajustada en tiempo real, en función de los cambios de la impedancia del tejido.
Para los usos quirúrgicos de alta potencia durante la anestesia, la modalidad monopolar se basa en un buen contacto eléctrico entre una gran área del cuerpo (normalmente al menos toda la espalda del paciente) y el electrodo o almohadilla de retorno (también conocido como almohadilla dispersiva o placa del paciente). ). Pueden producirse quemaduras graves (tercer grado) si el contacto con el electrodo de retorno es insuficiente o cuando un paciente entra en contacto con objetos metálicos que sirven como vía de fuga no intencionada (capacitativa) a tierra.
Para evitar quemaduras no deseadas, se limpia la piel y se utiliza un gel conductor para mejorar el contacto con el electrodo de retorno. Se deben seguir prácticas adecuadas de conexión a tierra en el cableado eléctrico del edificio. También se recomienda utilizar una unidad electroquirúrgica moderna que incluya un sistema de monitoreo de electrodos de retorno que pruebe continuamente el contacto confiable y seguro con el paciente. Estos sistemas interrogan la impedancia de un electrodo de retorno de almohadilla dividida o doble y emitirán una alarma, desactivando la salida adicional del generador en caso de falla. Los generadores anteriores dependían de electrodos de retorno de una sola almohadilla y, por lo tanto, no tenían medios para verificar la conexión segura del paciente. Los electrodos de retorno siempre deben tener contacto total con la piel y colocarse en el mismo lado del cuerpo y cerca de la parte del cuerpo donde se realiza el procedimiento.
Si hay algún metal en el cuerpo del paciente, el electrodo de retorno se coloca en el lado opuesto del cuerpo al metal y se coloca entre el metal y el lugar de la operación. Esto evita que la corriente pase selectivamente a través del metal en su camino hacia el electrodo de retorno. Por ejemplo, para un paciente al que se le realizó un reemplazo de cadera en el lado derecho y cuya cirugía está programada, el electrodo de retorno se coloca en el lado izquierdo del cuerpo, en el lado lateral de la parte inferior del abdomen, lo que coloca el electrodo de retorno entre la ubicación de el metal y el sitio quirúrgico y en el lado opuesto del metal. Si hay metal en ambos lados del cuerpo, el electrodo de retorno se coloca entre el metal y el lugar del procedimiento cuando sea posible. Las ubicaciones comunes de los electrodos de retorno incluyen las porciones laterales de la parte externa de los muslos, el abdomen, la espalda o los omóplatos. [8]
El uso de la opción bipolar no requiere la colocación de un electrodo de retorno porque la corriente solo pasa entre los dientes de las pinzas u otro dispositivo de salida bipolar.
La electrocirugía sólo debe ser realizada por un médico que haya recibido formación específica en este campo y que esté familiarizado con las técnicas utilizadas para prevenir quemaduras.
También han surgido preocupaciones con respecto a la toxicidad del humo quirúrgico producido por la electrocirugía. Se ha demostrado que contiene varios compuestos orgánicos volátiles (COV) , incluido formaldehído , [14] que pueden causar daños por inhalación por parte de los pacientes, el cirujano o el personal del quirófano. [15] [16]
No se deben utilizar cuchillos eléctricos cerca de sustancias inflamables, como desinfectantes a base de alcohol. [17]
El desarrollo del primer dispositivo electroquirúrgico comercial se atribuye a William T. Bovie , quien desarrolló el primer dispositivo electroquirúrgico mientras trabajaba en la Universidad de Harvard . [8] [18] El primer uso de un generador electroquirúrgico en un quirófano ocurrió el 1 de octubre de 1926 en el Hospital Peter Bent Brigham en Boston , Massachusetts . La operación (extirpación de una masa de la cabeza de un paciente) fue realizada por Harvey Cushing . [19] El hyfrecator de baja potencia para uso en oficinas se introdujo en 1940.
